6.4 Схемы стабилизации

Для улучшения температурной стабилизации транзисторных усилительных каскадов, т.е. для стабилизации рабочей точки используют обратные связи по постоянному напряжению и току.

Рассмотрим основные схемы стабилизации положения рабочей точки с учетом того. Что входной переменный сигнал отсутствует, а токи , и напряжения , представляют собой постоянные токи и напряжения в транзисторе.

На рисунок 56,а схема с ООС по напряжению с коллекторной температурной стабилизацией.

С учетом того, что , уравнение после решения его относительно приобретает вид:

После дифференцирования уравнения (2) для коэффициента температурной нестабильности получим:

(3)

Из формулы (3) следует, что величина S тем ближе к единице, чем больше значение и чем меньше . Поэтому работа схемы при малых сопротивлениях коллекторной нагрузки малоэффективна с точки зрения ее температурной стабилизации.

Физический смысл коллекторной температурной стабилизации заключается в следующем. При увеличении (от значения ) падение напряжения на возрастает. При этом приращение положительного потенциала на коллекторе через резистор поступает на базу транзистора, смещая ЭП в обратном направлении. В результате уменьшается ток базы , а следовательно, ток коллектора , который стремится уменьшится до своего первоначального значения .

Более эффективной является схема рисунок 56,б усилительного каскада с ООС по постоянному току через резистор , схема сохраняет работоспособность при изменении температуры на . В результате увеличения, с ростом температуры, тока увеличивается ток и падение напряжения на сопротивлении . При этом эмиттер по отношению к базе становится более отрицательным и эмиттерный переход ЭП смещается в обратном направлении. Это вызывает уменьшение базового тока I_б, в результате чего ток коллектора также уменьшится, стремясь возвратится к первоначальному значению . Для устранения ООС по по переменному току ( при наличии входного переменного сигнала) резистор шунтируют конденсатором , сопротивление которого на частоте сигнала должно быть незначительным.

Коэффициент нестабильности коллекторного тока, полученный аналогично, как и для схемы (а), выражается формулой

.

где , откуда видно, что температурная стабилизация тем выше, чем меньше сопротивление делителя и и чем больше сопротивление . Однако значительное увеличение Rэ нежелательно, т.к. при этом снижается рабочее напряжение , при заданном , что приводит к снижению уровня усиления. Учитывая то, что уменьшение сопротивления делителя и приводит к снижению входного сопротивления усилителя, то при проектировании приходится принимать компромиссные решения.

6.5 Шумовые свойства транзисторов

Шумы обусловлены тепловыми, дробовыми и структурными шумами. Источником тепловых шумов является распределенные сопротивления полупроводника. Для биполярного транзистора решающее значение имеет .

Дробные шумы связаны с флюктуацией прохождения носителей заряда через переходы.

Структурные шумы образуются шумами поверхностной рекомбинации и шумами утечки коллектора.

Шумы зависят от частоты, выбора рабочей точки, сопротивления источника сигнала. Обычно шумы растут с ростом тока коллектора .

В биполярных транзисторах в диапазоне низких частот преобладают структурные шумы, в диапазоне средних частот шумы не зависят от частоты. В полевых транзисторах шумы обычно меньше, чем в биполярных.